函数的代码生成

函数原型和函数的代码生成比较繁琐，相关代码不及表达式的代码生成来得优雅，不过却刚好可以用于演示一些重要概念。首先，我们来看看函数原型的代码生成过程：函数定义和外部函数声明都依赖于它。这部分代码一开始是这样的：

Function* PrototypeAST::codegen() {
  // Make the function type:  double(double,double) etc.
  std::vector<Type*> Doubles(Args.size(),
                             Type::getDoubleTy(TheContext));
  FunctionType* FT =
    FunctionType::get(Type::getDoubleTy(TheContext), Doubles, false);

  Function* F =
    Function::Create(FT, Function::ExternalLinkage, Name, TheModule.get());

短短几行暗藏玄机。首先需要注意的是该函数的返回值类型是Function*而不是Value*。“函数原型”描述的是函数的对外接口（而不是某表达式计算出的值），返回代码生成过程中与之相对应的LLVM Function自然也合情合理。

FunctionType::get调用用于为给定的函数原型创建对应的FunctionType对象。在Kaleidoscope中，函数的参数全部都是double，因此第一行创建了一个包含“N”个LLVM double的vector。随后，FunctionType::get方法以这“N”个double为参数类型、以单个double为返回值类型，创建出一个参数个数不可变（最后一个参数false就是这个意思）的函数类型。注意，和常数一样，LLVM中的类型对象也是单例，应该用“get”而不是“new”来获取。

最后一行实际上创建的是与该函数原型相对应的函数。其中包含了类型、链接方式和函数名等信息，还指定了该函数待插入的模块。ExternalLinkage表示该函数可能定义于当前模块之外，且/或可以被当前模块之外的函数调用。Name是用户指定的函数名：如上述代码中的调用所示，既然将函数定义在“TheModule”内，函数名自然也注册在“TheModule”的符号表内。

// Set names for all arguments.
unsigned Idx = 0;
for (auto &Arg : F->args())
  Arg.setName(Args[Idx++]);

return F;

最后，我们根据Prototype中给出的名称设置每个函数参数的名称。
此步骤并非严格必要，但保持名称一致会使IR更具可读性，并允许后续代码直接引用其名称的参数，而不必在Prototype AST中查找它们。

在这一点上，我们有一个没有身体的功能原型。 这是LLVM
IR表示函数声明的方式。 对于Kaleidoscope中的外部陈述，这是我们需要的。 但是对于函数定义，我们需要codegen并附加一个函数体。

Function *FunctionAST::codegen() {
    // First, check for an existing function from a previous 'extern' declaration.
  Function *TheFunction = TheModule->getFunction(Proto->getName());

  if (!TheFunction)
    TheFunction = Proto->codegen();

  if (!TheFunction)
    return nullptr;

  if (!TheFunction->empty())
    return (Function*)LogErrorV("Function cannot be redefined.");

对于函数定义，我们首先在TheModule的符号表中搜索此函数的现有版本，以防已经使用extern语句创建了一个。
如果Module::getFunction返回null，则不存在先前版本，因此我们将从Prototype中编译一个。在任何一种情况下，我们都要在开始之前断言函数是空的（即还没有正文）。

// Create a new basic block to start insertion into.
BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(TheContext, "entry", TheFunction);
Builder.SetInsertPoint(BB);

// Record the function arguments in the NamedValues map.
NamedValues.clear();
for (auto &Arg : TheFunction->args())
  NamedValues[Arg.getName()] = &Arg;

现在该开始设置Builder对象了。第一行新建了一个名为entry的基本块对象，稍后该对象将被插入TheFunction。第二行告诉Builder，后续的新指令应该插至刚刚新建的基本块的末尾处。LLVM基本块是用于定义控制流图（Control Flow Graph）的重要部件。当前我们还不涉及到控制流，所以所有的函数都只有一个基本块。接下来，我们将函数参数添加到NamedValues映射（首先清除它之后），以便VariableExprAST节点可以访问它们。

if (Value *RetVal = Body->codegen()) {
  // Finish off the function.
  Builder.CreateRet(RetVal);

  // Validate the generated code, checking for consistency.
  verifyFunction(*TheFunction);

  return TheFunction;
}

一旦设置了插入点并填充了NamedValues映射，我们就会调用codegen()方法来获取函数的根表达式。
如果没有发生错误，则会发出代码以将表达式计算到条目块中并返回计算的值。
假设没有错误，我们然后创建一个LLVM ret指令，完成该功能。
构建函数后，我们调用LLVM提供的verifyFunction。
此函数对生成的代码执行各种一致性检查，以确定我们的编译器是否正在执行所有操作。
使用它很重要：它可以捕获很多错误。 功能完成并验证后，我们将其返回。

  // Error reading body, remove function.
  TheFunction->eraseFromParent();
  return nullptr;
}

这里留下的唯一一件事是处理错误案例。
为简单起见，我们仅通过删除使用eraseFromParent方法生成的函数来处理此问题。
这允许用户重新定义之前错误输入的函数：如果我们没有删除它，它将存在于符号表中，带有正文，从而阻止将来重新定义。

但是，他的代码确实存在错误：如果FunctionAST::codegen()方法找到现有的IR函数，则它不会根据定义自己的原型验证其签名。
这意味着较早的extern声明将优先于函数定义的签名，这可能导致codegen失败，例如，如果函数参数的名称不同。
有很多方法可以解决这个问题，看看你能想出什么！ 这是一个测试用例：

extern foo(a);     # ok, defines foo.
def foo(b) b;      # Error: Unknown variable name. (decl using 'a' takes precedence).